《场效应管及其基本》PPT课件

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1、第3章场效应管及其基本电路3―1结型场效应管3―2绝缘栅场效应管(IGFET)3―3场效应管的参数和小信号模型3―4场效应管放大器13―1结型场效应管(JFET)3―1―1结型场效应管的结构及工作原理结型场效应管是利用半导体内的电场效应进行工作的，也称为体内场效应器件。结型场效应管(JunctionFieldEffectTransistor)简称JFET，有N沟道JFET和P沟道JFET之分。图3―1给出了JFET的结构示意图及其表示符号。2图3―1结型场效应管的结构示意图及其表示符号(a)N沟道JFET；(b)P沟道JFET3N沟道JFET：N型半导体棒两侧掺杂成两个P

2、+型区，形成两个PN结。两个P+区接成栅极（Gate），N区的一端称为源极（Source）(发送电子)，另一端称为漏极（Drain）（接收电子），源极和漏极可以互换。如图3-2所示。D-S间加正向电压UDS，G-S间加反向电压UGS。在UDS作用下，电子从S→D，形成ID；而UGS<0→PN结反偏→IG≈0，所以IS≈ID。当UGS↑→PN结变厚→导电沟道变窄→沟道电导率↓→电阻↑→在UDS一定时，ID↓。当UGS↑到一定值时，沟道全部消失，ID=0，此时的UGS称为夹断电压，记为UGsoff。4UGS的变化，将有效地控制漏极电流的变化，这就是JFET最重要的工作原理。图3―2

3、栅源电压UGS对沟道及ID的控制作用示意图(a)UGS=0，沟道最宽，ID最大；(b)UGS负压增大，沟道变窄，ID减小；(c)UGS负压进一步增大，沟道夹断，ID=053―1―2结型场效应管的特性曲线一、转移特性曲线定义：在UDS一定时，uGS对iD的控制作用，即理论分析和实测结果表明，iD与uGS符合平方律关系，即(3―2)(3―1)式中：IDSS——饱和电流，表示uGS=0时的iD值；UGSoff——夹断电压，表示uGS=UGSoff时iD为零。转移特性曲线如图3―3(a)所示。6在N沟道JFET中，PN结必须反偏，即uGS<0。图3―3JFET的转移特性曲线和输出特性

4、曲线(a)转移特性曲线；(b)输出特性曲线7二、输出特性曲线定义：在UGS一定时，iD与uDS的关系，即输出特性曲线分为四个区域：1.可变电阻区当uDS很小时，uDS↑→iD↑(近似线性增大)当uDS较大时，靠近D极的导电沟道逐渐变窄，沟道电阻↑，两个PN结的耗尽区向外扩展到开始相遇，如图3-4所示，这种状态称为“预夹断”。ID随uDS而增大的速率减慢。出现预夹断的条件为：8uGS对iD上升的斜率影响较大，在这一区域内，JFET可看作一个受uGS控制的可变电阻，即漏、源电阻rDS=f(uGS)，故称为可变电阻区。2.恒流区（放大区、饱和区）此时JFET工作于放大状态。其主要

5、特征：①当UGSoff

6、场效应管是利用半导体表面的电场效应进行工作的，也称为表面场效应器件。IGFET也有N沟道和P沟道两类，其中每一类又可分为增强型和耗尽型两种。11图3―5绝缘栅(金属-氧化物-半导体)场效应管结构示意图(a)立体图；(b)剖面图123―2―2N沟道增强型（E-NMOSFET）MOSFET(EnhancementNMOSFET)一、导电沟道的形成及工作原理如图3―6所示，若将S与B相连并接地，在G-S之间加正压UGS，在D-S之间施加正压UDS，分析uGS变化时管子的工作情况。当uGS=0时，P型衬底将两个N+区隔开，形成两个背靠背的PN结，电流ID为零，相当于关断状态。当uGS

7、>0，但较小时，在绝缘层中，产生由G指向衬底的电场，排斥P型衬底的多子空穴，吸引少子电子。当uGS大于某一门限值（称为开启电压UGSth）时，这些电子在P型硅表面形成一个N型薄层，称为“反型层”。13图3―6N沟道增强型MOS场效应管的沟道形成及符号这个反型层将S区和D区连在一起，形成了沿表面的导电沟道。此时，当在D-S间加正向电压UDS时，在D-S间形成电流iD，而G与沟道间有绝缘层，所以iG=0。*uGS越大→沟道越宽→沟道电阻越小→iD越大14二、转移特性N沟道增强型MOSFET的转移